浅谈桥梁工程中钻孔灌注桩施工技术

发表时间:2016/6/13   来源:《工程建设标准化》2016年3月总第208期   作者:王俊杰
[导读] 增建铁路宁西线西安至南阳段杜沟大桥位于河南省西峡县丹水镇,墩台基础设计为钻孔桩。

王俊杰
  (中铁二十局集团第二工程有限公司,北京,100000)
  【摘  要】桥梁桩基础施工是影响整座桥梁质量的关键,钻孔灌注桩在桩基础施工技术中最为常用,因其施工简便、速度快、适用性强等特点广泛应用于公路、铁路的桥梁工程建设中,特别是现代高速铁路的桥梁工程建设中。本文结合增建铁路宁西线西安至南阳段杜沟大桥桩基施工简要介绍钻孔灌注桩施工工艺,并及时预防和处理施工中常见的问题。
  【关键词】桥梁工程;钻孔灌注桩;施工
  1.工程概况
  增建铁路宁西线西安至南阳段杜沟大桥位于河南省西峡县丹水镇,墩台基础设计为钻孔桩,桩径1.25m。依据本桥所处地质状况及设计要求,钻孔桩采用人工配合机械施工,泥浆护壁,换浆法清孔,钢筋笼由吊车下放至孔内,导管法灌注水下混凝土。
  2.施工工艺
  2.1钻孔灌注桩施工工艺流程如下图2.1。
  

  图2.1  钻孔灌注桩施工工艺流程图
  
  2.2施工准备
  施工前对场地实施整平,清理杂物,对软土按设计要求换填,碾压密实。测量放样采用全站仪准确确定桩位,并测放出护桩。
  2.3埋设护筒
  护筒壁厚6mm,高2m,钢板加工制作,埋设前挖除四周土层并按规定分层回填粘土并夯实,确保牢固、紧密、不渗漏;护筒埋设深度1.5m且护筒顶高于地面0.5m。
  2.4泥浆配制
  泥浆采用优质膨润土造浆,在泥浆制备及循环分离系统中制备完成。钻孔灌注桩施工时,随时清除积渣及废弃泥浆,并运至指定地点处理,以防泥浆溢出。
  2.5钻孔
  (1)安装钻机:钻机安装时垫平底部,保持钻架直立及钻架稳固可靠,以保证钻进时无偏移和沉陷。用缆风绳将顶端对称拉紧,使钻头中心与桩中心重合。
  (2)钻进:①钻机开始慢速钻进,以防扰动护筒,按土层状况达到相应钻进深度后以正常速度钻进。护筒外侧漏浆时待泥浆平稳后再继续钻进。在松软土层控制进尺、低速钻进以预防坍孔。②泥浆补充与净化:为保证钻进过程不间断,泥浆拌制足量,并在钻进过程中及时补充,泥浆指标按规定随时抽查,遇地质变化时加强检查频率,并及时调配泥浆指标。③每钻进2m或地层变化时捞取渣样,判断土层并记录,以便与地质剖面图核对。为保证钻锥时时钻进新鲜地层,及时清除钻渣并置换泥浆。
  (3)检孔:钻进深度达到设计要求后,对孔径、孔形、垂直度和孔深用电子孔斜仪或检孔器进行检验,经验收合格后清孔,否则重新扫孔。
  (4)清孔:①钻孔完成并经验收合格后立即清孔。清孔采用换浆法,施工时优质泥浆正、反循环换浆,以保证清孔质量达标。不得以加深钻孔深度的方式替代清孔。②清孔过程中为保持孔内水位稳定需及时向孔内注入清水或新鲜泥浆;浇筑水下混凝土前,检验沉渣厚度满足规范要求后施做二次清孔。
  2.6钢筋笼制作与安装
  钢筋笼在钢筋加工厂焊接,经刚度和稳定度测验合格后运至施工场地,整体吊装入孔。将主筋与加强箍筋全部焊接,使钢筋笼吊装时刚度足够,特殊情况分段入孔,且每段长度在6m~8m以内,保持上下两段顺直连续入孔以减少上下节偏心,接头采用对焊。
  钢筋笼起吊采用双钩同时作业,三点起吊法。钢筋笼平行起吊并不得在地面上拖拽,待钢筋笼垂直后,慢慢移动与桩孔位置对准,再缓慢下降到吊环处,将扣环摘下。钢筋笼入孔后,派专人将其在孔口处固定。
  2.7导管灌注水下混凝土
  导管法施工水下混凝土时,先做导管密水性试验。首批灌注混凝土保证足够的冲击力,使导管在排出泥浆时将导管下口埋入混凝土1m深以上。首灌时,注意孔内水头,控制导管在混凝土中的埋深在4~6m内,不断监控混凝土面位置,首灌后连续快速灌注。
  灌注时,通过混凝土顶面和钢筋笼底部相差1m左右时降低灌注速度并在混凝土面达到钢筋笼底口4m以上后提升导管使其底口高于钢筋笼底部2m时恢复正常灌注速度来预防钢筋笼偏移。
  灌注最后导管上口宜高于桩顶高不小于4~6m,灌注的桩顶标高比设计高程高0.5~1.0m,接桩前凿除多余部分且残余桩头无松散层。
  2.8桩基检测
  本桥桩基长度均小于40m,按设计要求对桩的完整性采用低应变法进行检测。
  3.施工中常见问题的预防及处理
  3.1钢筋笼上浮或偏位:
  从影响钢筋笼上浮的因素看,减少桩底泥渣、泥块,规范混凝土塌落度、浇注速度与连续性施工,是防止钢筋笼上浮的主要方法;钢筋笼偏位一般受外力产生,通过加强保护层垫块焊接牢固性、准确性;缓慢提升导管和及时固定钢筋笼并增加定位钢筋预防。

       3.2坍孔:
  在松软地层,护壁用减慢进尺,投入粘土掺片、卵石,换用较大比重、粘度、胶体率泥浆等方法;孔内坍塌先弄清坍塌位置,用回填砂、粘土混合物处理,一般回填至坍孔处以上1~2m,严重时全部回填;孔口坍塌立即拆除护筒并对钻孔回填,从新埋设护筒后再钻;派专人在清孔时补水,保证孔内水头。
  3.3钻孔偏斜:
  钻孔偏斜采用现场检查矫正使钻机起重滑轮缘、护筒中心点和固定钻杆的卡孔在同一竖直线上;钻架增加导向架和检查调正钻杆、接头来预防。处理钻孔偏斜有两种方法:偏斜较小时吊住钻头在偏斜处上下反复扫孔直至钻孔正直;严重歪斜时回填砂粘土至偏斜处,沉积密实后再持续钻进。
  3.4钻孔漏浆:
  受地层透水性或地下水活动影响,稀泥浆向孔外渗漏;护筒刃脚或接缝处漏浆原因为回填土夯实不够、护筒接缝不紧密及护筒埋设太浅,其次水头过高也会使孔壁渗浆。处理泥浆渗漏有加稠泥浆或倒入粘土缓慢转动、回填土掺片或卵石、持续冲击加强护壁及用施工用棉絮填塞护筒防护范围内接缝。
  结束语:钻孔灌注桩是一项隐蔽工程,又对整座桥梁质量起着关键性的影响,因而要严肃其施工进程的每一个环节,以确保工程的圆满完成和质量安全。

参考文献:
[1]中铁第一勘察设计院.宁西西南施桥参.西安:2011.
[2]TZ 203-2008, 客货共线铁路桥涵工程施工技术指南[S].
[3]韩英. 冲击钻孔灌注桩基础施工技术[J]. 山西建筑,2013,09:62-63.

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